ASML造出一台最强光刻机，4亿美元一台，但它最大的客户还不想要

ASML 的新一代光刻机 EXE:5200B 重 150 多吨，体积超过 200 立方米，分辨率 8 纳米，大约 40 个硅原子的宽度。2026 年 5 月，ASML CEO Christophe Fouquet 宣布，用这台机器制造的首批芯片将在未来几个月内问世。单台售价 4 亿美元。

但在几乎同一时期，它最大的客户台积电做出了一个让行业惊讶的决定：至少到 2029 年，不采用这种被称为高数值孔径极紫外光刻（high-NA EUV）的新技术。台积电高级副总裁 Kevin Zhang 在 2026 年 4 月的北美技术论坛上表态，从 2nm 到 A14 工艺节点，TSMC 都不需要 high-NA EUV，同时可以继续保持类似的工艺复杂度。

图丨ASML 高数值孔径极紫外（High-NA EUV）光刻机（来源：ASML）

这是 ASML 历史上第一次推出新一代机器时，最重要的客户明确说“不急”。芯片行业研究机构 SemiAnalysis 的分析师 Jeff Koch 评价：这可能是 ASML 历史上第一台无法立刻在商业逻辑上自证其价值的工具。

级联的工程难题

这 4 亿美元的定价到底从何而来？最近，《麻省理工科技评论》（MIT Technology Review）对 ASML 荷兰总部做了深度探访，记者近距离观察了这台机器的制造过程，并采访了多位核心工程高管。从这些信息中可以发现，high-NA 的技术难度和成本结构已经与上一代 EUV 有了本质上的区别。

我们先从光刻本身的基本原理说起，简单而言，光刻是用光照射掩模版（reticle）上的电路图案，通过光学系统把图案缩小后投射到硅晶圆上。能做出多小的线条，取决于两个变量：光的波长越短，分辨率越高；数值孔径（NA）越大，聚焦越精细。芯片工业的进化史，就是在这两个变量之间反复切换的历史。上世纪 90 年代从可见光切换到深紫外光（DUV），2017 年从 DUV 切换到极紫外光（EUV），每一次波长跳跃都是十年以上的研发周期。

而这一次升级，ASML 并没有换光源。EUV 的 13.5 纳米波长不变，改动的是第二个变量：把数值孔径从 0.33 提升到 0.55，提升幅度超过 60%。理论上，这足以将晶体管尺寸缩小近一半，密度提高近两倍。但从 0.33 到 0.55，触发了一连串级联的工程问题。

图丨高数值孔径（high-NA）光刻机光学系统中安装的一面反射镜（来源：蔡司）

更高的数值孔径意味着光线以更陡的角度抵达掩模版。掩模版上的电路图案是三维结构，陡峭的光线会在图案边缘产生阴影，就像午后的阳光在峡谷里投下的暗影，这会直接影响图案的清晰度。

ASML 的工程师给出的解决方案是重新设计掩模版和光学系统。新的掩模版图案变成了宽高比 1:2 的非对称形状，在一个维度上被拉长了一倍。但这个改动带来了新的问题：光学系统的调整导致单次扫描曝光的晶圆面积减半，机器的产出速度直接打了折扣。

对 ASML 来说，速度下降是几乎无法接受的。客户为一台 4 亿美元的机器付费，期望的是每小时 200 片晶圆以上的产能。既然曝光面积小了，就必须让掩模版移动得更快。工程师们重新设计了整个掩模版机构，把它做得更轻，最终实现了 22 倍重力加速度（22g）的运动速度，远超上一代。ASML 的 CTO Marco Pieters 开玩笑说，不要试图坐上去，因为你会直接昏过去。

与此同时，在德国耶拿，蔡司（Zeiss）的工程师在制造与更高数值孔径匹配的新型反射镜。新镜片的面积大约是上一代的两倍，整个投射光学系统的重量从 1.7 吨膨胀到 12 吨，翻了七倍。蔡司为此建造了全新的机器人辅助产线。他们说这是公司历史上制造过的最光滑的表面。

另外，光源也在同步升级。上一代 EUV 机器通过激光轰击锡液滴来产生极紫外光，每个锡滴被击中两次，新机器改成了三次。这意味着锡液滴的发射系统需要加速 50%，激光功率也需要大幅提升。ASML 圣迭戈实验室的工程总监 Alex Schafgans 称，激光系统一直在变大。现在，一台机器配套的激光设备已经可以填满一整个房间。

EXE:5200B 在 2025 年四季度首次交付客户，配合 2025 年发布的 1,000W 光源，产能从早期型号 EXE:5000 的 110 片/小时提升到了 175 片/小时。但距离 ASML 承诺的 200 片/小时仍有差距。

这一整条工程链的每一个环节都是重投入、重验证的过程。从 0.33 到 0.55，不是一次革命性的跳跃，而是在已有路径上的高强度推进。Koch 在 ASML 工作过多年，他的判断是：这台机器的能力提升大约在 30% 到 50% 之间，是一次进化而非革命。

买还是不买

正因为这次升级是进化而非革命，台积电算了一笔账：如果用现有的 low-NA EUV 机器加上多重曝光（multi-patterning）技术，再配合先进封装和背面供电等工艺创新，依然可以推进到 1.2nm 级别的工艺节点，那为什么要花 4 亿美元换一台新机器？

SemiAnalysis 的分析认为，台积电可能要到 2029 年至 2030 年的 1nm 级工艺节点 A10 才会真正需要 high-NA，因为在那之前，low-NA EUV 的双重曝光在成本上可能仍然低于 high-NA 的单次曝光。而且 high-NA 机器的体积远大于上一代，安装它意味着对晶圆厂的建筑结构做大幅改造。

相比之下，英特尔的选择截然不同。2024 年春天，300 名 ASML 工程师抵达俄勒冈州英特尔的晶圆厂，开始组装和测试全球第一台量产型 high-NA 机器。英特尔的光刻方案总监 Mark Phillips 不愿透露具体性能数据，但表示对设备健康状况的快速改善感到满意。

英特尔押注 high-NA 的逻辑也很简单：它在代工领域已经落后于 TSMC 和三星，需要一张差异化的牌来争夺客户。如果 high-NA 能让英特尔比竞争对手更快地实现单次曝光，就值得为此冒险。

图丨在俄勒冈州希尔斯伯勒市的 Fab D1X 工厂，英特尔院士 Mark Phillips 向媒体介绍了这款高数值孔径设备。英特尔是 ASML 这款新型 EUV 光刻机的首位客户（来源：英特尔）

三星则处于台积电和 Intel 之间的位置。有报道称三星正在考虑购买新的 high-NA EUV 机器，试图在 2nm 工艺的竞争中缩小与英特尔的差距。

ASML 自己似乎并不慌张。即便台积电推迟了 high-NA 的采用，ASML 的 low-NA EUV 机器依然供不应求。ASML 的 CFO Roger Dassen 表示，公司 2026 年的目标是出货至少 60 台 low-NA EUV 系统，2027 年计划扩大到约 80 台。

以 ASML 每年通常只能生产 40 到 50 台 EUV 系统的产能来看，这已经是满负荷运转。2026 年一季度，ASML 的 EUV 系统净销售额超过 41 亿欧元，其中包含两台 high-NA 设备的收入。公司将 2026 年全年营收指引上调至 360 亿至 400 亿欧元。

不过，ASML 还有一个花多少钱都买不到 high-NA 的客户：中国大陆。自 2019 年起，在美国施压下，荷兰政府禁止 ASML 向中国大陆出售任何 EUV 光刻机。到 2024 年，限制进一步扩展到先进型号的 DUV 浸没式系统。即便如此，中国大陆在 2025 年仍是 ASML 最大的单一市场，占销售额的 33%，买的全是不受限的中低端 DUV 设备。ASML 预计这一比例在 2026 年将降至 20%。

买不到 EUV，中国大陆的现实策略是把手里的 DUV 推到极限。通过多重曝光，现有 DUV 设备理论上可以制造 7nm 甚至更先进的芯片，只是速度更慢、成本更高。与此同时，国内也在投入大量资源自研 EUV 技术，但 ASML 从 EUV 原型到第一台量产机用了十几年，其中蔡司供应的超精密光学系统至今没有第二个供应商能替代。

ASML CEO Christophe Fouquet 在 2025 年 4 月曾表示，中国要开发出可行的 EUV 替代技术还需要“很多很多年”。Koch 判断称：中国会很乐意拥有一台每小时只能处理一片晶圆、运行成本极高的 EUV 机器，然后建一千台这样的机器，也心满意足。

中国之外，试图绕开 ASML 的还有另一批人。

Substrate 是一家总部位于旧金山的初创公司，成立四年。它不用 EUV 光，而是用粒子加速器产生的 X 射线来做光刻，波长可以低至 0.01 纳米，远短于 EUV 的 13.5 纳米。

2025 年 10 月，Substrate 完成了 1 亿美元融资，估值达到 10 亿美元，投资方包括 Peter Thiel 的 Founders Fund、General Catalyst，以及美国中情局下属的风险投资机构 In-Q-Tel。公司已经用原型机在 300mm 晶圆上制造出了 12 纳米关键尺寸的图案，并声称这一精度目前只有 ASML 的 high-NA 机器才能实现。

Substrate 的创始人 James Proud 不打算把机器卖给台积电或英特尔。他的计划是自建晶圆厂，用自己的光刻设备来提供代工服务，目标是把单片先进制程晶圆的成本从行业预估的 10 万美元降到 1 万美元。他说，当前 AI 对芯片的需求最终会比现在最大胆的预测还要高出好几个数量级。

业内人士们对 Substrate 这条路线的评价褒贬不一。Koch 认为它的技术方向“很酷”，也“有意思”，但从实验室演示到量产之间的路还很长。《Focus: The ASML Way》一书的作者 Marc Hijink 则更为谨慎，他认为同时掌握一种全新光刻技术和高产能晶圆厂运营几乎是不可能的，而 Substrate 对自身技术细节的保密让他不安。“这个行业靠的是开放式创新，”他说。

另一个挑战者来自更远的地方。挪威初创公司 Lace Lithography 在 2026 年 3 月完成了 4,000 万美元 A 轮融资，由 Atomico 领投，微软旗下的 M12 基金参投。Lace 的方法完全绕开了光：它用激发态的氦原子束来替代光子做图案转移。氦原子束的宽度约 0.1 纳米，比 EUV 的 13.5 纳米波长精细了 135 倍，而且原子没有光子的衍射极限，理论上可以实现原子级分辨率。

Lace 的 CEO Bodil Holst 是一位在卑尔根大学从事纳米物理研究超过二十年的物理学家，她同时还是 Kavli 纳米科学奖委员会的主席。联合创始人 Adrià Salvador Palau 此前是她的博士生，专攻物理学和机器学习。

Holst 说，她从 2008 年就开始研究原子束光刻。当时 MIT 教授 Henry“Hank”Smith 告诉她应该去探索用原子做芯片，因为那时他并不确定 ASML 的 EUV 路线能成功。“就算 EUV 成了，我们最终也需要原子，”Smith 对她说。

ASML 对这些新出现的竞争对手也已经有所关注，其技术执行副总裁 Jos Benschop 评价称，自己无法评估 Substrate 的技术是否可靠，因为这家公司从未解释过自己的工艺流程。但他去看了 Lace 在 SPIE 先进光刻大会上的报告，对他们的技术路线印象深刻，只是怀疑这种方法能否在晶圆上形成足够深度的图案。“到目前为止，我还没有看到一个可行的替代方案，”他说。

光刻行业的范式转换向来都是比较慢的。从深紫外到极紫外，ASML 用了 16 年和大约 100 亿美元的研发投入。塔夫茨大学国际历史学教授、《芯片战争》一书的作者 Chris Miller 说，光刻技术的代际更替历史上动辄以十年计。

ASML 如今已经在为下一步做准备。Benschop 认为 high-NA 技术将主导 2030 年代的芯片制造。在那之后呢？工程团队已经在设计将数值孔径从 0.55 进一步提升到 0.75 的方案，内部称之为“hyper NA”，理论分辨率可以达到 6 纳米。

如果顺利，hyper NA 可能在七到八年后推向市场。他们同时还在考虑将不同级别的 EUV 光学系统标准化到同一尺寸的机身中，让客户可以订购一台机器，然后根据需要配置普通 EUV、high NA 或 hyper NA 的光学模块。

芯片行业只会在一种情况下切换范式：当现有路径连多延伸一点点都做不到的时候。4 亿美元一台、最大客户明确推迟采购，也许还不是那个临界点。但它至少说明，“做得更小”的代价正在变得越来越大，而围绕这个代价的分歧，正在从工程问题变成战略问题。

参考资料：

1.https://www.technologyreview.com/2026/06/23/1138837/asml-400-million-dollar-machine-powering-future-of-chipmaking/

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